L’ algocarburant met l’algue au coeur de la filière des combustibles

L’altermondialiste et ancien rapporteur spécial sur le droit à l’alimentation des Nations Unies, Jean Ziegler, avait dès 2007 décrié la production de biocarburant comme un “crime contre l’humanité”. En effet, selon un rapport de la Banque Mondiale, alors que les prix de la biomasse alimentaire utilisée par les producteurs ont doublé sur la période 2002-2008, la moitié de la nouvelle demande sur cette période provenait de producteurs de bioéthanol. Le projet d’un carburant naturel substituable aux produits pétroliers doit-il s’écrouler sous ces constats accablants ? Les producteurs d’ algocarburant répondent à la négative.

Il faut des stocks importants de biomasse affichant une meilleure satisfaction des critères de « développement durable ». Pourquoi pas les algues ? Pour les non-initiés, les algues se réduisent à une « mauvaise herbe marine », dû à son caractère envahissant dans un espace naturel. On remarque toutefois une prise de conscience du rôle de l’algue sauvage dans l’écosystème marin (après des levées de drapeaux pour protéger certaines espèces menacées en Bretagne ou à Marseille, par exemple).

Dans le commerce, c’est une commodité qui sers d’ingrédient dans les plats inspirés de la cuisine asiatique. A moyenne échelle, on se sert déjà des macro-algues en tant que matière première pour l’industrie cosmétique ou la conception du verre et de certains matériaux de construction [1]. A la différence de l’algue sauvage (ou macro-algue), la micro-algue est un organisme monocellulaire élevé dans un espace clos pour l’usage humain (parfois en tant que complément alimentaire comme la célèbre spiruline, parfois pour générer des huiles) et on se spécialise dans des variétés différentes selon le but à accomplir [2].

Contrairement aux biomasses alimentaires, la micro-algue croît très rapidement, se fait modifier génétiquement aisément et est très versatile. En effet, la micro-algue se cultive tout à fait bien dans des eaux douces, des eaux salées ou même des eaux usées.

Production d' algocarburant. Source: Andreas Heddergott / TUM

Source: Andreas Heddergott / TUM

Quel est le processus ?

Le premier stade de l’exploitation consiste à trouver la bonne algue pour le projet envisagé. Sa teneur en divers éléments viendra dicter ses conditions de culture, de récolte, d’extraction et de raffinage. Parce que, grande preuve de leur versatilité, les micro-algues présentent le bénéfice qu’à chaque étape on peut en dériver un combustible utile.

 

Voici 4 exemples [3]:

  • La biomasse récoltée peut servir de carburant pour une opération de pyrolyse ou bien être dirigée vers une filière de gazéification BTL. Cela produit des huiles utilisables en tant que substitut du gazole ou du carburant d’aviation.
  • On peut produire de l’éthanol à partir de la cellulose des micro-algues (la lignocellulose, ou paroi cellulaire, est utilisable est valorisable pour ses glucides à condition d’extraire la part de lignine). Certaines algues génétiquement modifiées s’y conforment très bien.
  • D’autres algues peuvent s’avérer très riches en huiles végétales. Ces dernières peuvent être extraites pour produire du biodiésel.
  • La digestion anaérobie (en absence d’oxygène) de l’algue permet de générer du méthane [4] qui pourra être converti en biocarburant.

La décision des industriels peut aussi se jouer au niveau des capacités de rendement des micro-algues connues à ce jour. La chlorella vulgaris et la chlorella saccharina [5] se reproduisent très rapidement (allant jusqu’à doubler sa masse initiale après environ 4-5 heures). La botryococcus braunii produit quant à elle les plus grandes quantités de glucides observées (jusqu’à 86% de sa masse sèche est dédiée d’hydrocarbures sous forme d’huile [6]).

Les performances ci-haut n’ont pu être observées qu’à moindre échelle en laboratoire pour l’instant, avec des micro-algues conservées dans des bioréacteurs (un exemple est montré en première page de ce sujet). Des bassins d’aquaculture à grande échelle, sous forme de lagons à ciel ouvert ou d’aquariums fermés, sont à l’essai. Il a été décidé d’utiliser des machines pour permettre les concentrations de micro-algues les plus élevées possibles dans le bassin, car à l’inverse de la biomasse terrestre, les macro-algues se reproduisent encore plus vite et produisent plus de glucides lorsqu’elles sont très densément présentes dans la culture. Les spécialistes explorent aussi les possibilités de modifier génétiquement les algues : à titre d’exemple, l’Université du Texas s’attelle à produire une algue qui ne collerait plus aux bords du bassin, ce qui tendrait à la rendre plus facile à récolter [7].

Quelles sont les perspectives ?

L’exploitation des algues requiert un cheminement microbiologique et biomoléculaire de longue haleine. Beaucoup d’inconnues persistent et les experts s’accordent à dire que c’est un domaine risqué pour ceux qui souhaitent se lancer à grande échelle.

Les macro-algues sont déjà élevées par beaucoup de sociétés à moyenne et grande échelle. Déjà, la culture sur plusieurs hectares multiplie la contrainte du nettoyage régulier des bassins, nécessaire pour une aquaculture viable. Sapphire Energy, Inc. détient la première installation sur 400 hectares ; même si celle-ci n’est pas dédiée à la production de biocarburant [8], elle fait figure d’exemple.

De grandes quantités d’eau et de bactéries (qui facilitent la croissance des micro-algues) sont nécessaires pour ce type de projet, et ces ressources ont un coût. En dehors du laboratoire, les problèmes sont aussi ceux de toute plante dans un écosystème : les prédateurs microscopiques ; le développement d’algues compétitrices ; les infections bactériennes et virales ; les aléas de température.

Quelles solutions existent ?

L’optimisme pour cette forme de biocarburant est bien là, même si l’on comprend bien que la percée n’est pas pour tout de suite, en raison de ces obstacles persistants. Les limites du renouvellement systématique des stocks d’algues et les difficultés de filtrage de la matière solide en suspension dans la plupart des catégories d’ algocarburant [9] en font partie. L’Algae Biomass Organisation [10] et la National Alliance for Advanced Biofuels and Bioproducts [11] sont deux exemples des consortiums qui se sont construits en réaction aux évolutions technologiques et qui véhiculent aujourd’hui la cause de l’ algocarburant.

Production d' algocarburant. Source: Synthetic Genomics Inc.

Source: Synthetic Genomics Inc.

Il y a également eu suffisamment d’intérêt dans la sphère professionnelle et sur Internet pour donner lieu à la création d’un magazine sectoriel, l’Algae Industry Magazine, en 2010. Les acteurs de l’industrie pétrolière ont aussi exprimé de l’intérêt : le producteur et raffineur de pétrole brut multinational Exxon Mobil a dès 2009 entamé une stratégie de développement d’ algocarburant à grande échelle, avec un trésor de guerre de 600 millions de dollars [12]. En collaboration avec la compagnie du secteur des biotechs Synthetic Genomics Inc., le pétrolier s’est attaqué à débloquer le lourd potentiel de la modification génétique des algues. En 2015, le rendement annuel sur la chaîne de production en interne était de 5678 l/ha (1500 gallons/ha) [13] .

En France, la plateforme de recherche en biotechnologie Héliobiotec accueille des équipes de chercheurs qui s’efforcent de cribler et de dégager les souches d’algues les plus prometteuses : avec seulement dix espèces utilisées dans la recherche sur 1 millions d’espèces possibles [14], les connaissances de cette matière première sont encore très limitées.

Les coûts de production restent très élevés. A 10$/l, il est trop peu attractif pour se vendre à la pompe (bien que l’imprévisibilité des prix de 2008 ait été en grande partie résolue : à cette époque, le litre pouvait coûter au minimum 10 et au maximum 100 dollars à produire [15] !) Pour cette raison, la culture des micro-algues se fait aujourd’hui sous l’impulsions de marchés plus verdoyants : l’outil Algosolis a été développé pour permettre aux experts de travailler en commun au développement de l’usage des micro-algues avec des industriels du secteur de la construction ou des cosmétiques [16].

Les financements sont souvent mirobolants pour ce genre de recherches. En promettant un prix de vente de 1,3$/gallon à la pompe, une société de développement d’ algocarburant a réussi à récolter 26 millions de dollars d’investissement [17] l’année dernière et 250 millions depuis 10 ans. Le centre de recherche Biotech spécialisé en algues de la ville de San Diego est depuis 2010 à la tête d’un consortium académique de recherche en algocarburant, après avoir remporté un appel à projet et, avec, une dotation publique de 11 millions de $ de l’état fédéral américain [18]. Les 21 facultés membres forment l’avant-garde de la recherche dans le domaine de l’utilisation des algues.

Grégoire SMELT est étudiant-juriste d’origine franco-britannique et fait partie du Master 2 GEDD de l’Université de Strasbourg.

Sources:

http://www.un.org/apps/newsFr/storyF.asp?NewsID=15101

[1] http://www.batiweb.com/actualites/eco-construction/des-algues-en-facade-fournissent-lenergie-dun-immeuble-passif-31-07-2013-22756.html

[2] “Are Algae Biofuels the Future of Energy?”, Jerry Brand, University of Texas

[3] Ibid

[4] “Whatever Happened to Biofuels? 2/2” Discovery, BBC World Service, 28 Avril 2014

[5] Ibid

[6] Algal Oil Yields – Yield Date for Oil from Algae Strains, Algae Species with High Oil Yields, oilgae.com

[7] https://utex.org/

[8] http://www.xconomy.com/san-diego/2015/02/03/algal-biofuel-icon-sapphire-energy-moves-to-diversify-product-line/#

[9] “Are Algae Biofuels the Future of Energy?”, Jerry Brand, University of Texas

[10] http://algaebiomass.org/resource-center/abo-resources/reports-studies/

[11] http://www.algaeindustrymagazine.com/tag/naabb/

[12] http://www.nytimes.com/gwire/2009/07/14/14greenwire-exxon-sinks-600m-into-algae-based-biofuels-in-33562.html

[13] https://energyfactor.exxonmobil.com/perspectives/exxonmobils-advanced-biofuels-research/

[14] http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/transports-carburant-a-base-de-micro-algues-cest-pour-quand-33814/

[15] “The Biology and Business of Biofuels: Algae as Biofuels”, B. Greg Mitchell, UCSD, University of California TV

[16] http://algosolis.com/

[17] http://formule-verte.com/algocarburants-algenol-leve-25-millions-de-dollars/

[18] http://algae.ucsd.edu/research/cab-comm/#Collaborators

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